內(nèi)存條DDR和DDR2的區(qū)別解釋
2020-02-06 09:34:45
供稿：網(wǎng)友
雙通道內(nèi)存 雙通道內(nèi)存技術(shù)其實(shí)是一種內(nèi)存控制和管理技術(shù)，它依賴于芯片組的內(nèi)存控制器發(fā)生作用，在理論上能夠使兩條同等規(guī)格內(nèi)存所提供的帶寬增長(zhǎng)一倍。它并不是什么新技術(shù)，早就被應(yīng)用于服務(wù)器和工作站系統(tǒng)中了，只是為了解決臺(tái)式機(jī)日益窘迫的內(nèi)存帶寬瓶頸問題它才走到了臺(tái)式機(jī)主板技術(shù)的前臺(tái)。在幾年前，英特爾公司曾經(jīng)推出了支持雙通道內(nèi)存?zhèn)鬏敿夹g(shù)的i820芯片組，它與RDRAM內(nèi)存構(gòu)成了一對(duì)黃金搭檔，所發(fā)揮出來的卓絕性能使其一時(shí)成為市場(chǎng)的最大亮點(diǎn)，但生產(chǎn)成本過高的缺陷卻造成了叫好不叫座的情況，最后被市場(chǎng)所淘汰。由于英特爾已經(jīng)放棄了對(duì)RDRAM的支持，所以目前主流芯片組的雙通道內(nèi)存技術(shù)均是指雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)，主流雙通道內(nèi)存平臺(tái)英特爾方面是英特爾 865、875系列，而AMD方面則是NVIDIA Nforce2系列。
雙通道內(nèi)存技術(shù)是解決CPU總線帶寬與內(nèi)存帶寬的矛盾的低價(jià)、高性能的方案?，F(xiàn)在CPU的FSB（前端總線頻率）越來越高，英特爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對(duì)內(nèi)存帶寬具有高得多的需求。英特爾 Pentium 4處理器與北橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸采用QDR（Quad Data Rate，四次數(shù)據(jù)傳輸）技術(shù)，其FSB是外頻的4倍。英特爾 Pentium 4的FSB分別是400、533、800MHz，總線帶寬分別是3.2GB/sec，4.2GB/sec和6.4GB/sec，而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的內(nèi)存帶寬分別是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道內(nèi)存模式下，DDR內(nèi)存無法提供CPU所需要的數(shù)據(jù)帶寬從而成為系統(tǒng)的性能瓶頸。而在雙通道內(nèi)存模式下，雙通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的內(nèi)存帶寬分別是4.2GB/sec，5.4GB/sec和6.4GB/sec，在這里可以看到，雙通道DDR 400內(nèi)存剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。而對(duì)AMD Athlon XP平臺(tái)而言，其處理器與北橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)采用DDR（Double Data Rate，雙倍數(shù)據(jù)傳輸）技術(shù)，F(xiàn)SB是外頻的2倍，其對(duì)內(nèi)存帶寬的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于英特爾 Pentium 4平臺(tái)，其FSB分別為266、333、400MHz，總線帶寬分別是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec，使用單通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能滿足其帶寬需求，所以在AMD K7平臺(tái)上使用雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)，可說是收效不多，性能提高并不如英特爾平臺(tái)那樣明顯，對(duì)性能影響最明顯的還是采用集成顯示芯片的整合型主板。
NVIDIA推出的nForce芯片組是第一個(gè)把DDR內(nèi)存接口擴(kuò)展為128-bit的芯片組，隨后英特爾在它的E7500服務(wù)器主板芯片組上也使用了這種雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)，SiS和VIA也紛紛響應(yīng)，積極研發(fā)這項(xiàng)可使DDR內(nèi)存帶寬成倍增長(zhǎng)的技術(shù)。但是，由于種種原因，要實(shí)現(xiàn)這種雙通道DDR（128 bit的并行內(nèi)存接口）傳輸對(duì)于眾多芯片組廠商來說絕非易事。DDR SDRAM內(nèi)存和RDRAM內(nèi)存完全不同，后者有著高延時(shí)的特性并且為串行傳輸方式，這些特性決定了設(shè)計(jì)一款支持雙通道RDRAM內(nèi)存芯片組的難度和成本都不算太高。但DDR SDRAM內(nèi)存卻有著自身局限性，它本身是低延時(shí)特性的，采用的是并行傳輸模式，還有最重要的一點(diǎn)：當(dāng)DDR SDRAM工作頻率高于400MHz時(shí)，其信號(hào)波形往往會(huì)出現(xiàn)失真問題，這些都為設(shè)計(jì)一款支持雙通道DDR內(nèi)存系統(tǒng)的芯片組帶來不小的難度，芯片組的制造成本也會(huì)相應(yīng)地提高，這些因素都制約著這項(xiàng)內(nèi)存控制技術(shù)的發(fā)展。
普通的單通道內(nèi)存系統(tǒng)具有一個(gè)64位的內(nèi)存控制器，而雙通道內(nèi)存系統(tǒng)則有2個(gè)64位的內(nèi)存控制器，在雙通道模式下具有128bit的內(nèi)存位寬，從而在理論上把內(nèi)存帶寬提高一倍。雖然雙64位內(nèi)存體系所提供的帶寬等同于一個(gè)128位內(nèi)存體系所提供的帶寬，但是二者所達(dá)到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個(gè)獨(dú)立的、具備互補(bǔ)性的智能內(nèi)存控制器，理論上來說，兩個(gè)內(nèi)存控制器都能夠在彼此間零延遲的情況下同時(shí)運(yùn)作。比如說兩個(gè)內(nèi)存控制器，一個(gè)為A、另一個(gè)為B。當(dāng)控制器B準(zhǔn)備進(jìn)行下一次存取內(nèi)存的時(shí)候，控制器A就在讀/寫主內(nèi)存，反之亦然。兩個(gè)內(nèi)存控制器的這種互補(bǔ)“天性”可以讓等待時(shí)間縮減50%。雙通道DDR的兩個(gè)內(nèi)存控制器在功能上是完全一樣的，并且兩個(gè)控制器的時(shí)序參數(shù)都是可以單獨(dú)編程設(shè)定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用二條不同構(gòu)造、容量、速度的DIMM內(nèi)存條，此時(shí)雙通道DDR簡(jiǎn)單地調(diào)整到最低的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)128bit帶寬，允許不同密度/等待時(shí)間特性的DIMM內(nèi)存條可以可靠地共同運(yùn)作。
支持雙通道DDR內(nèi)存技術(shù)的臺(tái)式機(jī)芯片組，英特爾平臺(tái)方面有英特爾的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列；VIA的PT880，ATI的Radeon 9100 IGP系列，SIS的SIIS 655，SIS 655FX和SIS 655TX；AMD平臺(tái)方面則有VIA的KT880，NVIDIA的nForce2 Ultra 400，nForce2 IGP，nForce2 SPP及其以后的芯片。
AMD的64位CPU，由于集成了內(nèi)存控制器，因此是否支持內(nèi)存雙通道看CPU就可以。目前AMD的臺(tái)式機(jī)CPU，只有939接口的才支持內(nèi)存雙通道，754接口的不支持內(nèi)存雙通道。除了AMD的64位CPU，其他計(jì)算機(jī)是否可以支持內(nèi)存雙通道主要取決于主板芯片組，支持雙通道的芯片組上邊有描述，也可以查看主板芯片組資料。此外有些芯片組在理論上支持不同容量的內(nèi)存條實(shí)現(xiàn)雙通道，不過實(shí)際還是建議盡量使用參數(shù)一致的兩條內(nèi)存條。
內(nèi)存雙通道一般要求按主板上內(nèi)存插槽的顏色成對(duì)使用，此外有些主板還要在BIOS做一下設(shè)置，一般主板說明書會(huì)有說明。當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)雙通道后，有些主板在開機(jī)自檢時(shí)會(huì)有提示，可以仔細(xì)看看。由于自檢速度比較快，所以可能看不到。因此可以用一些軟件查看，很多軟件都可以檢查，比如cpu-z，比較小巧。在“memory”這一項(xiàng)中有“channels”項(xiàng)目，如果這里顯示“Dual”這樣的字，就表示已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了雙通道。兩條256M的內(nèi)存構(gòu)成雙通道效果會(huì)比一條512M的內(nèi)存效果好，因?yàn)橐粭l內(nèi)存無法構(gòu)成雙通道。
DDR和DDR2的區(qū)別
嚴(yán)格的說DDR應(yīng)該叫DDR SDRAM，人們習(xí)慣稱為DDR，部分初學(xué)者也?？吹紻DR SDRAM，就認(rèn)為是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的意思。DDR內(nèi)存是在SDRAM內(nèi)存基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，仍然沿用SDRAM生產(chǎn)體系，因此對(duì)于內(nèi)存廠商而言，只需對(duì)制造普通SDRAM的設(shè)備稍加改進(jìn)，即可實(shí)現(xiàn)DDR內(nèi)存的生產(chǎn)，可有效的降低成本。
SDRAM在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時(shí)鐘的上升期進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；而DDR內(nèi)存則是一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時(shí)鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)，因此稱為雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。
與SDRAM相比：DDR運(yùn)用了更先進(jìn)的同步電路，使指定地址、數(shù)據(jù)的輸送和輸出主要步驟既獨(dú)立執(zhí)行，又保持與CPU完全同步；DDR使用了DLL(Delay Locked Loop，延時(shí)鎖定回路提供一個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號(hào))技術(shù)，當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，存儲(chǔ)控制器可使用這個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號(hào)來精確定位數(shù)據(jù)，每16次輸出一次，并重新同步來自不同存儲(chǔ)器模塊的數(shù)據(jù)。DDL本質(zhì)上不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，它允許在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù)，因而其速度是標(biāo)準(zhǔn)SDRA的兩倍。
從外形體積上DDR與SDRAM相比差別并不大，他們具有同樣的尺寸和同樣的針腳距離。但DDR為184針腳，比SDRAM多出了16個(gè)針腳，主要包含了新的控制、時(shí)鐘、電源和接地等信號(hào)。DDR內(nèi)存采用的是支持2.5V電壓的SSTL2標(biāo)準(zhǔn)，而不是SDRAM使用的3.3V電壓的LVTTL標(biāo)準(zhǔn)。
DDR2內(nèi)存起始頻率從DDR內(nèi)存最高標(biāo)準(zhǔn)頻率400Mhz開始，現(xiàn)已定義可以生產(chǎn)的頻率支持到533Mhz到667Mhz,標(biāo)準(zhǔn)工作頻率工作頻率分別是200/266/333MHz，工作電壓為1.8V。DDR2采用全新定義的240 PIN DIMM接口標(biāo)準(zhǔn)，完全不兼容于DDR的184PIN DIMM接口標(biāo)準(zhǔn)。
DDR2和DDR一樣，采用了在時(shí)鐘的上升延和下降延同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?，但是最大的區(qū)別在于，DDR2內(nèi)存可進(jìn)行4bit預(yù)讀取。兩倍于標(biāo)準(zhǔn)DDR內(nèi)存的2BIT預(yù)讀取，這就意味著，DDR2擁有兩倍于DDR的預(yù)讀系統(tǒng)命令數(shù)據(jù)的能力，因此，DDR2則簡(jiǎn)單的獲得兩倍于DDR的完整的數(shù)據(jù)傳輸能力。
DDR2內(nèi)存技術(shù)最大的突破點(diǎn)其實(shí)不在于所謂的兩倍于DDR的傳輸能力，而是，在采用更低發(fā)熱量，更低功耗的情況下，反而獲得更快的頻率提升，突破標(biāo)準(zhǔn)DDR的400MHZ限制。
DDR2與DDR的區(qū)別
與DDR相比，DDR2最主要的改進(jìn)是在內(nèi)存模塊速度相同的情況下，可以提供相當(dāng)于DDR內(nèi)存兩倍的帶寬。這主要是通過在每個(gè)設(shè)備上高效率使用兩個(gè)DRAM核心來實(shí)現(xiàn)的。作為對(duì)比，在每個(gè)設(shè)備上DDR內(nèi)存只能夠使用一個(gè)DRAM核心。技術(shù)上講，DDR2內(nèi)存上仍然只有一個(gè)DRAM核心，但是它可以并行存取，在每次存取中處理4個(gè)數(shù)據(jù)而不是兩個(gè)數(shù)據(jù)。
DDR2與DDR的區(qū)別示意圖
與雙倍速運(yùn)行的數(shù)據(jù)緩沖相結(jié)合，DDR2內(nèi)存實(shí)現(xiàn)了在每個(gè)時(shí)鐘周期處理多達(dá)4bit的數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)DDR內(nèi)存可以處理的2bit數(shù)據(jù)高了一倍。DDR2內(nèi)存另一個(gè)改進(jìn)之處在于，它采用FBGA封裝方式替代了傳統(tǒng)的TSOP方式。
然而，盡管DDR2內(nèi)存采用的DRAM核心速度和DDR的一樣，但是我們?nèi)匀灰褂眯轮靼宀拍艽钆銬DR2內(nèi)存，因?yàn)镈DR2的物理規(guī)格和DDR是不兼容的。首先是接口不一樣，DDR2的針腳數(shù)量為240針，而DDR內(nèi)存為184針；其次，DDR2內(nèi)存的VDIMM電壓為1.8V，也和DDR內(nèi)存的2.5V不同。
DDR2的定義：
DDR2（Double Data Rate 2） SDRAM是由JEDEC（電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會(huì)）進(jìn)行開發(fā)的新生代內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它與上一代DDR內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的不同就是，雖然同是采用了在時(shí)鐘的上升/下降延同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?，但DDR2內(nèi)存卻擁有兩倍于上一代DDR內(nèi)存預(yù)讀取能力（即：4bit數(shù)據(jù)讀預(yù)取）。換句話說，DDR2內(nèi)存每個(gè)時(shí)鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù)，并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運(yùn)行。
此外，由于DDR2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所有DDR2內(nèi)存均采用FBGA封裝形式，而不同于目前廣泛應(yīng)用的TSOP/TSOP-II封裝形式，F(xiàn)BGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性，為DDR2內(nèi)存的穩(wěn)定工作與未來頻率的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。回想起DDR的發(fā)展歷程，從第一代應(yīng)用到個(gè)人電腦的DDR200經(jīng)過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術(shù)，第一代DDR的發(fā)展也走到了技術(shù)的極限，已經(jīng)很難通過常規(guī)辦法提高內(nèi)存的工作速度；隨著Intel最新處理器技術(shù)的發(fā)展，前端總線對(duì)內(nèi)存帶寬的要求是越來越高，擁有更高更穩(wěn)定運(yùn)行頻率的DDR2內(nèi)存將是大勢(shì)所趨。
DDR2與DDR的區(qū)別：
在了解DDR2內(nèi)存諸多新技術(shù)前，先讓我們看一組DDR和DDR2技術(shù)對(duì)比的數(shù)據(jù)。
1、延遲問題：
從上表可以看出，在同等核心頻率下，DDR2的實(shí)際工作頻率是DDR的兩倍。這得益于DDR2內(nèi)存擁有兩倍于標(biāo)準(zhǔn)DDR內(nèi)存的4BIT預(yù)讀取能力。換句話說，雖然DDR2和DDR一樣，都采用了在時(shí)鐘的上升延和下降延同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?，但DDR2擁有兩倍于DDR的預(yù)讀取系統(tǒng)命令數(shù)據(jù)的能力。也就是說，在同樣100MHz的工作頻率下，DDR的實(shí)際頻率為200MHz，而DDR2則可以達(dá)到400MHz。
這樣也就出現(xiàn)了另一個(gè)問題：在同等工作頻率的DDR和DDR2內(nèi)存中，后者的內(nèi)存延時(shí)要慢于前者。舉例來說，DDR 200和DDR2-400具有相同的延遲，而后者具有高一倍的帶寬。實(shí)際上，DDR2-400和DDR 400具有相同的帶寬，它們都是3.2GB/s，但是DDR400的核心工作頻率是200MHz，而DDR2-400的核心工作頻率是100MHz，也就是說DDR2-400的延遲要高于DDR400。
2、封裝和發(fā)熱量：
DDR2內(nèi)存技術(shù)最大的突破點(diǎn)其實(shí)不在于用戶們所認(rèn)為的兩倍于DDR的傳輸能力，而是在采用更低發(fā)熱量、更低功耗的情況下，DDR2可以獲得更快的頻率提升，突破標(biāo)準(zhǔn)DDR的400MHZ限制。
DDR內(nèi)存通常采用TSOP芯片封裝形式，這種封裝形式可以很好的工作在200MHz上，當(dāng)頻率更高時(shí)，它過長(zhǎng)的管腳就會(huì)產(chǎn)生很高的阻抗和寄生電容，這會(huì)影響它的穩(wěn)定性和頻率提升的難度。這也就是DDR的核心頻率很難突破275MHZ的原因。而DDR2內(nèi)存均采用FBGA封裝形式。不同于目前廣泛應(yīng)用的TSOP封裝形式，F(xiàn)BGA封裝提供了更好的電氣性能與散熱性，為DDR2內(nèi)存的穩(wěn)定工作與未來頻率的發(fā)展提供了良好的保障。
DDR2內(nèi)存采用1.8V電壓，相對(duì)于DDR標(biāo)準(zhǔn)的2.5V，降低了不少，從而提供了明顯的更小的功耗與更小的發(fā)熱量，這一點(diǎn)的變化是意義重大的。
DDR2采用的新技術(shù)：
除了以上所說的區(qū)別外，DDR2還引入了三項(xiàng)新的技術(shù)，它們是OCD、ODT和Post CAS。
OCD（Off-Chip Driver）：也就是所謂的離線驅(qū)動(dòng)調(diào)整，DDR II通過OCD可以提高信號(hào)的完整性。DDR II通過調(diào)整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的電阻值使兩者電壓相等。使用OCD通過減少DQ-DQS的傾斜來提高信號(hào)的完整性；通過控制電壓來提高信號(hào)品質(zhì)。
ODT：ODT是內(nèi)建核心的終結(jié)電阻器。我們知道使用DDR SDRAM的主板上面為了防止數(shù)據(jù)線終端反射信號(hào)需要大量的終結(jié)電阻。它大大增加了主板的制造成本。實(shí)際上，不同的內(nèi)存模組對(duì)終結(jié)電路的要求是不一樣的，終結(jié)電阻的大小決定了數(shù)據(jù)線的信號(hào)比和反射率，終結(jié)電阻小則數(shù)據(jù)線信號(hào)反射低但是信噪比也較低；終結(jié)電阻高，則數(shù)據(jù)線的信噪比高，但是信號(hào)反射也會(huì)增加。因此主板上的終結(jié)電阻并不能非常好的匹配內(nèi)存模組，還會(huì)在一定程度上影響信號(hào)品質(zhì)。DDR2可以根據(jù)自已的特點(diǎn)內(nèi)建合適的終結(jié)電阻，這樣可以保證最佳的信號(hào)波形。使用DDR2不但可以降低主板成本，還得到了最佳的信號(hào)品質(zhì)，這是DDR不能比擬的。
Post CAS：它是為了提高DDR II內(nèi)存的利用效率而設(shè)定的。在Post CAS操作中，CAS信號(hào)（讀寫/命令）能夠被插到RAS信號(hào)后面的一個(gè)時(shí)鐘周期，CAS命令可以在附加延遲（Additive Latency）后面保持有效。原來的tRCD（RAS到CAS和延遲）被AL（Additive Latency）所取代，AL可以在0，1，2，3，4中進(jìn)行設(shè)置。由于CAS信號(hào)放在了RAS信號(hào)后面一個(gè)時(shí)鐘周期，因此ACT和CAS信號(hào)永遠(yuǎn)也不會(huì)產(chǎn)生碰撞沖突。
總的來說，DDR2采用了諸多的新技術(shù)，改善了DDR的諸多不足，雖然它目前有成本高、延遲慢能諸多不足，但相信隨著技術(shù)的不斷提高和完善，這些問題終將得到解決
